JPH1190077A - 縫い目検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 縫い目部分の大小に左右されることなく、確
実に目飛びを検出する。 【解決手段】 ラインセンサ１は縫い目に沿って相対移
動し、縫い目の明暗に応じて時系列的に変化する縫い目
信号を出力する。信号処理回路３はウェーブレット変換
により、縫い目信号を逐次的に所定の周波数帯域毎に分
離し、各周波数帯域の信号強度に基づいて目飛びの判定
指標を算出するとともに、判定指標を閾値と比較して目
飛びの有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はミシンの縫い目の目
飛びを検出する縫い目検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ミシンの縫い目は上糸と下糸が周期的に
現れ、あるいは上糸又は下糸が周期的に縫製物中に隠れ
て、通常その反射光量が周期的に変化する。そこで、従
来より、光学的に縫い目を追跡して目飛びを検出する試
みがなされている。例えば特開昭６３−１２７５６号公
報には、光ファイバセンサで縫い目を追跡し、反射光量
の周期的変化が所定長を越えた時に目飛びがあったもの
と判定する装置が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置は、縫
い目を含む一定領域をＣＣＤカメラ等で撮像し、画像処
理によって縫い目間隔を直接測定する装置（例えば特開
平７−１６３７６号公報）に比して、煩雑な処理を行う
ことなく、簡易に目飛びを検出することができるという
特徴を有している。しかし、上糸又は下糸がやや強く食
い込む等によって縫い目部分が小さくなると、この部分
での反射光量の変化が小さくなるため、往々にして目飛
びと誤判定するという問題があった。

【０００４】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るもので、縫い目部分の大小に左右されることなく、確
実に目飛びを検出することが可能な縫い目検査装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、縫い目に沿って相対移動し、縫い目に
応じて時系列的に変化する縫い目信号を得る縫い目検出
手段（１）と、上記縫い目信号を逐次的に所定の周波数
帯域毎に分離し、各周波数帯域の信号強度に基づいて目
飛びの判定指標を算出する判定指標算出手段（３，ステ
ップ１０１，１０２）と、上記判定指標を閾値と比較し
て目飛びの有無を判定する目飛び判定手段（３，ステッ
プ１０３）とを備えている。ここで「逐次的」とは、一
旦記憶された縫い目信号に対して所定の時間領域毎に順
次処理する場合と、入力する縫い目信号をその都度リア
ルタイムで処理する場合の両者を意味している。

【０００６】本第１発明において、縫い目信号を逐次的
に所定の周波数帯域毎に分離し、各周波数帯域の信号強
度に基づいて算出される判定指標は、縫い目部分の大小
に係わらず目飛びを生じている部分でのみ大きく変化す
る。したがって、閾値を適当に設定することにより、目
飛びを生じたか否かを確実に判定することができる。そ
して、縫い目信号を逐次的に所定の周波数帯域毎に分離
していることにより、縫い目信号のうちの目飛びを生じ
た部分を特定することができる。

【０００７】なお、判定指標算出手段において縫い目信
号を分離する周波数帯域は、縫い目信号の基本周波数域
と、これより高い所定数の周波数域およびこれより低い
所定数の周波数域とする。この場合、目飛びの判定指標
としては、基本周波数域の信号パワーと、これより高周
波側および低周波側の信号パワーの差等を使用する。ま
た、周波数帯域毎の縫い目信号の分離は、ウェーブレッ
ト変換を使用することにより好適に行うことができる。

【０００８】判定指標算出手段は、基本周波数域と、こ
れより高い所定数の周波数域およびこれより低い所定数
の周波数域を適宜合成したバンドパスフィルタ（６１
Ａ，６１Ｂ）を使用することによっても実現することが
できる。

【０００９】なお、上記カッコ内の符号は、後述する実
施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１には縫い目検査装置の全体構成を
示す。縫い目検査装置は受光セルを直線的に配したライ
ンセンサ１を有し、このラインセンサ１は図略の縫製物
の縫い目に直交するように置かれている。ラインセンサ
１直下を縫い目が通過すると、いずれかの受光セルに縫
い目からの反射光が入射し、この時の反射光量（明度）
に応じた大きさの信号（縫い目信号）が出力される。な
お、ラインセンサ１に代えて、他の光学素子を使用する
こともできる。

【００１１】ここで、縫い目は例えば図３（１）に示す
ようなもので、左右方向へ延びる上糸５１上に一定間隔
で下糸５２が現れている。上糸５１と下糸５２は異なる
色としてあり、この結果、両者は明度が異なっている。
ラインセンサ１を使用していることにより、当該センサ
１の長さ内で縫い目の通過経路が幅方向（図３（１）の
上下方向）へ変動しても、いずれかの受光セルによって
確実に縫い目信号を得ることができる。なお、ラインセ
ンサ１のサンプリング周期は縫い目周期（下糸５２が現
れる周期）の１／５０程度とする。

【００１２】図１において、ラインセンサ１からの縫い
目信号はＡ／Ｄ変換回路２に入力してデジタル信号に変
換された後、パーソナルコンピュータ等で実現される信
号処理回路３の入力インターフェース３１を経て、その
メモリ３３に記憶される。ここで、図３（２）には、図
３（１）の縫い目に対応した縫い目信号を示す。縫い目
信号は、明度の高い上糸５１の部分では大きくなり、明
度の低い下糸５２の部分では小さくなって、周期的な凹
凸を示す。そして、下糸５２の現れない「目飛び」を生
じると（図３のＡ部）、凹凸の周期が長くなる。

【００１３】信号処理回路３のＣＰＵ３２は、メモリ３
３に記憶された縫い目信号に対して図２に示す処理を行
う。すなわち、図２のステップ１０１では、メモリ３３
に記憶された縫い目信号に対してウェーブレット変換を
施す。本実施形態では、縫い目信号の基本周波数をｆ0
として、式（１）に示すＧａｂｏｒ関数を基本ウェーブ
レット関数として使用する。Ｇａｂｏｒ関数を使用した
理由は時間的および周波数的な局在性が良いためで、図
５にはＧａｂｏｒ関数の実数部の一例を示す。

【００１４】

【数１】

【００１５】そして、式（２）で示す相似関数の組を基
底関数として、式（３）に示すウェーブレット変換を行
う。

【００１６】

【数２】

【００１７】本実施形態ではｆ0 ＝１０Ｈｚとし、上記
スケールパラメータａを適当に選択して、ｆ0 より１／
２オクターブ毎に高い周波数ｆ2 （＝１４．１４Ｈ
ｚ），ｆ1 （２０．００Ｈｚ）と、ｆ0 より１／２オク
ターブ毎に低い周波数ｆ3 （＝７．０７Ｈｚ），ｆ4
（＝５．００Ｈｚ），ｆ5 （＝３．５４Ｈｚ）の相似関
数を含めて６組の基底関数（ウェーブレット関数）によ
って縫い目信号をウェーブレット変換する。なお、シフ
トパラメータｂは縫い目信号の所定の時間領域を逐次ウ
ェーブレット変換すべく、適当に設定する。

【００１８】このようなウェーブレット関数によって縫
い目信号を変換した場合の、各周波数ｆ0 〜ｆ5 領域の
信号パワーＰ0 〜Ｐ5 の時間変化を図３（３）に示す。
なお、図中のＰN0〜ＰN5は、上記信号パワーＰ0 〜Ｐ5
を式（４）で正規化したものである。この正規化によ
り、照明の変化やリニヤセンサの特性変動等の影響が排
除される。

【００１９】

【数３】

【００２０】図３（３）より明らかなように、目飛びが
生じている領域（図のＡ部領域）では基本周波数域より
低い周波数域の信号パワーＰN3，ＰN4，ＰN5が大きくな
り、目飛びの生じていない領域では基本周波数域とこれ
より高い周波数域の信号パワーＰN0，ＰN1，ＰN2が大き
くなる。そこで、図２のステップ１０２では、式（５）
を使用して目飛びの判定指標Ｈを算出する。この判定指
標Ｈの時間変化を図３（４）に示し、目飛びを生じてい
るＡ部領域では判定指標Ｈは負の値を示す。なお、本実
施形態で、信号パワーＰN3を判定指標Ｈの算出に使用し
なかったのは、発明者の実験によると、この周波数域の
信号パワーＰN3は縫い目の間隔の変動に過度に反応して
変動するからである。

【００２１】

【数４】

【００２２】図２のステップ１０３では、算出された判
定指標Ｈを閾値（例えば０）と比較して、Ｈ＜閾値の所
で目飛びを生じているものと判定する。続くステップ１
０４で、この結果を出力インターフェース３４（図１）
を介して表示器４上に表示する。

【００２３】さて、図４（１）に示す縫い目では、下糸
５２がやや強く食い込む等によって縫い目部分（下糸５
２の現れる部分）が交互に小さくなっており、かつ、図
のＢ部で目飛びを生じている。このような縫い目をライ
ンセンサ１で検出して得られる縫い目信号を図４（２）
に示す。縫い目信号は縫い目の明度変化に対応して周期
的な凹凸を示すものの、小さな縫い目部分では信号の凹
凸は僅かであり、Ｂ部のような目飛びとの区別がつきに
くいため誤判定し易い。

【００２４】そこで、本実施形態では、既に説明した処
理手順で縫い目信号をウェーブレット変換し、図４
（３）に示すような各周波数ｆ0 〜ｆ5 領域での信号パ
ワー正規化値ＰN0〜ＰN5の時間変化を得る。そして、こ
の信号パワー正規化値ＰN0〜ＰN5から、上式（５）で目
飛びの判定指標Ｈを算出する。この判定指標Ｈの時間変
化を図４（４）に示す。図より明らかなように、判定指
標Ｈは、小さな縫い目部分と目飛び部分とではその値が
大きく異なり、小さな縫い目部分では正の値を維持して
いるのに対して、目飛び部分では負の値になっている。
そこで、既述のように閾値を０として目飛びの判定をす
ると、Ｈ＜０となる図４のＢ部でのみ目飛びを生じてい
るものと判定される。

【００２５】このように、本実施形態では、時系列的に
得られた縫い目信号を所定の時間・周波数領域でウェー
ブレット変換し、各周波数域の信号パワー正規化値より
判定指標を算出して目飛び判定をしている。このため、
縫い目部分が小さくなっても目飛びのみを確実に検出す
ることができる。

【００２６】（第２実施形態）第１実施形態における６
組のウェーブレット関数を周波数軸上で表現すると図６
に示すものとなる。ここで、Ｆ0 〜Ｆ5 はそれぞれ周波
数ｆ0 〜ｆ5 のウェーブレット関数をそれぞれ周波数軸
上で表現したものである。図６より明らかなように、ウ
ェーブレット関数Ｆ0 〜Ｆ5 は、周波数ｆ0 〜ｆ5 を中
心周波数とするバンドパスフィルタとなっている。

【００２７】そこで、図７に示すように、ウェーブレッ
ト関数Ｆ0 〜Ｆ2 の特性を合成したバンドパスフィルタ
部６１Ａとウェーブレット関数Ｆ4 〜Ｆ5 の特性を合成
したバンドパスフィルタ部６１Ｂとを並設し、それぞれ
に縫い目信号をリアルタイムで入力させる。そして、各
バンドパスフィルタ部６１Ａ，６１Ｂを通過した信号の
パワーをパワー計算部６２Ａ，６２Ｂで計算し、パワー
信号ＰH ，ＰL のリップル分を次段のローパスフィルタ
部６３Ａ，６３Ｂで除去する。そして、信号遅れ調整部
６４でパワー信号ＰH の位相を遅らせてパワー信号ＰL
の位相と一致させ、続く減算部で両信号の差を算出して
目飛びの判定指標Ｈ´を得る。この判定指標Ｈ´は、正
規化がなされていない点を除けば上式（５）で算出され
たものと実質的に同一であり、この判定指標Ｈ´を閾値
と比較することによって目飛びの有無の判定が可能であ
る。なお、図７に示す各ブロック機能部はハードウエア
あるいはソフトウエアのいずれでも実現することができ
る。

【００２８】発明者の実験によれば、本実施形態の縫い
目検査装置は第１実施形態のものに比して判定の精度は
やや劣るものの実用範囲では問題がなく、また、全体の
演算量は第１実施形態のものの１／１０以下になるか
ら、安価に実現できるという利点を有する。なお、本実
施形態において、式（６）に示す演算を行う正規化部を
設けて、正規化された信号パワーＰNH, ＰNLで判定指標
Ｈ´を算出するようにしても良い。

【００２９】

【数５】

【００３０】（その他の実施形態）判定指標Ｈとして上
式（５）に代えて、下式（７）を使用することもでき
る。これによれば、上式（４）による正規化を行うこと
なく、照明の変化やリニヤセンサの特性変動等の影響を
排除して常に正確な目飛び判定をすることができる。な
お、照明等が安定している場合には、上式（５）を使用
する場合にも上式（４）による正規化は不要である。

【００３１】

【数６】

【００３２】ラインセンサのサンプリング周期を一定周
期とせず、ミシン速度に同期して変されるようにすれ
ば、ミシン速度が変動した場合にも縫い目信号の基本周
波数が変動することを避けることができる。

【００３３】ウェーブレット変換に代えて、短時間フー
リエ変換を使用することができる。また、これらウェー
ブレット変換等を使用する場合に、縫い目信号をリアル
タイムで入力させて逐次ウェーブレット変換等を行うよ
うにしても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明の縫い目検査装置
によれば、縫い目部分の大小に左右されることなく、確
実に目飛びを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における縫い目検査装置
のブロック構成図である。

【図２】ＣＰＵの処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図３】縫い目と各種信号のタイムチャートである。

【図４】縫い目と各種信号のタイムチャートである。

【図５】ウェーブレット関数の一例を示す時間軸上での
変化グラフである。

【図６】ウェーブレット関数の周波数軸上での変化グラ
フである。

【図７】本発明の第２実施形態における縫い目検査装置
の要部ブロック構成図である。

【符号の説明】

１…ラインセンサ（縫い目検出手段）、３…信号処理装
置（判定指標算出手段、目飛び判定手段）、６１Ａ，６
１Ｂ…バンドパスフィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縫い目に沿って相対移動し、縫い目に応
   じて時系列的に変化する縫い目信号を得る縫い目検出手
   段と、 上記縫い目信号を逐次的に所定の周波数帯域毎に分離
   し、各周波数帯域の信号強度に基づいて目飛びの判定指
   標を算出する判定指標算出手段と、 上記判定指標を閾値と比較して目飛びの有無を判定する
   目飛び判定手段とを具備する縫い目検査装置